题目内容
5.①小芳在探究“浮力的大小等于什么?”的实验中,做了如图1所示的测量:a.写出以上探究中,不重复操作的合理顺序(只填代号)DBCA;
b.通过探究,得出的结论是F浮=G排.由此还可算出铁块的密度.请选用Fl、F2、F3、F4、ρ水,表达它的密度:ρ铁=$\frac{{F}_{2}{ρ}_{水}}{{F}_{1}-{F}_{4}}$.
②在图中杠杆上的A点挂四个重均为1N的钩码,用调好的弹簧测力计竖直向上拉杠杆上的B点,使杠杆在水平位置平衡,如图所示,测力计的示数是2N;如果将测力计沿图中虚线方向拉,仍使杠杆在水平位置平衡,则测力计的示数将变大(“变大”、“不变”或“变小”).
分析 ①先明确ABCD四个图弹簧测力计测量的什么内容,把握题中的要求:“不重复操作”,然后求出物体受到液体的浮力和排开液体的重力,进行比较回答.
②力臂是指支点到力的作用线的垂直距离,根据杠杆平衡条件,动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,来确定力的大小;当阻力乘以阻力臂的积不变时,动力的大小会随着动力臂的变小而变大.
解答 解:
①a.本题中探究“浮力的大小等于什么?”的实验中,由图可知,弹簧秤共用了四次,需要测量的物理量共有四个:桶和铁块排开水的总重力F1、铁块重F2、铁块在水中时秤的示数F3、空桶的重力F4;只有铁块放在水中时水才会流入桶中,如果完成A后再完成D操作,那么桶中会沾有水,结果误差偏大,所以A操作肯定是最后一步;如果先完成C操作,再完成B操作,则铁块上沾上了水,测量结果误差过多,因此先进行B操作再进行C操作;对于B和D,如果先测B,完成后再测D,接下来又要测铁块在水中的重力,则重复测铁块重力的操作,所以应先测D再测B,综上所述合理顺序为DBCA;
b.由密度公式可知ρ铁=$\frac{{m}_{铁}}{{V}_{铁}}$=$\frac{{G}_{铁}}{{V}_{铁}g}$,由A、D可知G排=F1-F4=m水g=ρ水V排g,所以V排=$\frac{{F}_{1}-F{\;}_{4}}{{ρ}_{水}g}$,由图可知,铁块浸没在
水中,所以V铁=V排;
代入可得可知ρ铁=$\frac{{m}_{铁}}{{V}_{铁}}$=$\frac{{G}_{铁}}{{V}_{铁}g}$=$\frac{{F}_{2}}{{V}_{排}g}$=$\frac{{F}_{2}{ρ}_{水}}{{F}_{1}-{F}_{4}}$;
②根据杠杆平衡条件,由图可知,4N×OA=F×OB,OB=2OA,得测力计的示数F=2N,如图将测力计的沿虚线方向拉,拉力的力臂L小于原力臂OB,如图3所示,根据杠杆原理,拉力F会变大.
故答案为:①a.DBCA;b.$\frac{{F}_{2}{ρ}_{水}}{{F}_{1}-{F}_{4}}$;
②2;变大.
点评 本题考查了验证阿基米德原理的实验操作,要掌握浮力的综合运算,同时还考查了杠杆原理的应用,是一道力学综合题,难度较大.
| A. | 冰雪消融 | B. | 露珠晶莹 | C. | 大雾弥漫 | D. | 霜打枝头 |
(1)根据电路图将图乙所示的实物图连接起来;
(2)读出图丙所示电流表和电压表的示数:0.4A,2.4V.
(3)算出被测电阻本次的测量值为6Ω,为减小误差,可用滑动变阻器改变待测电阻两端的电压来进行多次测量求平均值.
(4)将上述实验中的电阻换成小灯泡,用同样的方法测小灯泡的电阻,数据记录如下表:
| 测量次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 电压U/V | 2.5 | 2.0 | 1.5 | 1.0 | 0.5 |
| 电流I/A | 0.28 | 0.25 | 0.22 | 0.18 | 0.16 |
(5)该同学又设计了如图丁所示的测量电路,同样可以测量未知电阻Rx,其中R0是定值电阻.请在空格内把实验步骤补充完整.
①闭合开关S、S1,用电压表测出电源的电压为U;
②闭合开关S、断开S1,用电压表测出待测电阻R1两端的电压为U1;
③请用测量值U和U1,已知量R0来表达Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$.
| A. | 30cm | B. | 15 cm | C. | 40cm | D. | 无法确定 |
(1)请将图甲中的电路连接完整.(要求滑片P向右滑动时电灯变亮,导线不允许交叉)
(2)实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还可以改变小灯泡两端的电压和通过的电流,多测几组数据.
(3)如表是记录的部分实验数据,图乙是第1次实验中电流表的示数,该示数为0.24A.这5次实验中,灯泡电阻的最大值为10.42Ω(结果保留两位小数).为了完成这5次实验,应该选取最大阻值不小于45Ω的滑动变阻器.
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 电压U/V | 2.5 | 2.0 | 1.5 | 1.0 | 0.4 |
| 电流I/A | 0.22 | 0.19 | 0.16 | 0.08 |
(1)当他闭合开关、移动变阻器的滑片时,发现两电表的示数和灯泡的亮度都同时变化,但两表的示数总是比较小,灯泡的亮度也较弱,出现这种现象的原因是电源电压过低.
(2)电路正常后,他分别测出了小灯泡的几组电压和电流值,记录如下:
| 电压/V | 2.0 | 2.5 | 2.8 |
| 电流/A | 0.20 | 0.24 | 0.26 |
②通过分析实验数据可知小灯泡的电阻是变化 (选填“不变”或“变化”)的,其原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大.